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研究人员借助 GRABCAD VOXEL PRINT 从微观尺度探索颠覆性设计

新加坡科技设计大学 (SUTD) 是一所现代高校，成立于 2012 年，其独特使命是通过实践式学习和基于技术的设计培养技术型领导人才。
SUTD 数字制造和设计中心 (DManD) 的研究人员专门集中于数字设计和高级制造技术的交汇，开拓新思路和方法，以此将计算与工程科学、工业工程、技术密集型设计、建筑和艺术融于一体。
 

“我们关注的方面有三大主题，” SUTD DManD 研究副教务长兼联合总监Martin Dunn 教授表示，“一个是通过多种材料进行增材制造，打造多功能组件、零件和产品。另一个是复合材料结构的 3D 制造，第三个是 3D 数字纺织。”

从立体像素级别探索设计
随着团队研究进一步深入探讨材料属性和新设计方式，他们将探索预定义数字材料以外的可能性。利用 Stratasys J750™ 多材料 3D 打印机上的 GrabCADVoxel Print™ 实用程序， DManD 研究人员可在空间内逐点精准处理材料和结构，一直精确到立体像素（或体素）级别，在此基础上制造产品。

“立体像素级别控制的 3D 打印技术支持我们以前所未有的尺度和分辨率打造微观结构和宏观产品。这项技术切实推动我们开发新工具，以便人们能够借助这项迅速兴起的制造功能进行设计，” Dunn 表示道。

借助 GrabCAD Voxel Print， DManD 研究人员可以打造全新的数字材料，专门满足每个专项研究项目的特定功能或美观需求。

“立体像素级别控制技术确实会改变我们关于设计的思考方式，” SUTD DManD 研究助理 Sayjel Patel 说道，“现在，我们可以从直接环境扫描纹理，并通过这些图像创建纹理和微观结构。还可以查看包括触觉、声学、结构折皱和热属性在内的种种属性，从而快速对多种设计方案进行原型设计。”

研究人员可以打造属于自己的模型层切片机，基于立体像素处理属性，并生成位图或 PNG 文件。 GrabCAD Voxel Print 是已切片数字数据与 3D 打印机之间的通信工具，用于生成 3D 模型，使其拥有以其他任何方式都无法实现的特定属性。

多尺度结构和材料设计

DManD 研究人员已利用这种新方法打造了一张联锁桌，用于研究传统细木工系统的结构行为。制作联锁桌非常有挑战性，因此 Dunn 及其研究人员团队设计了一个定制切片机，用于逐层分配材料，从而利用搭载 GrabCAD Voxel Print 的Stratasys J750 对细木工系统进行 3D 打印。
 

“通过选择性材料沉积，人们可以设计和制作具有异质属性的物体，与由同质材料分布构成的物体相比，有潜力呈现出更卓越的功能特性，” Patel 说道。

借助定制切片机和 GrabCAD Voxel Print ， 研究人员制作了一张具有VeroClear™、 Vero PureWhite™ 和 TangoPlus™ 渐变属性的 3D 打印联锁桌。

“该项目是未来设计工作的体现，设计师不仅创建几何结构，而且还从微观尺度设计材料，以实现更出色的功能与外观，” Dunn 表示道。

DManD 研究人员还制成了多材料软晶格结构，此结构会出现大规模非线性变形。软晶格含有弯曲组件，符合具有空间可变厚度和材料的自由几何形状。利用另一个定制切片机控制材料硬度和行为，研究人员便能够制造出优化性能和设计所需的准确软晶格结构。

“ GrabCAD Voxel Print 有潜力转变传统产品开发方式。我们正在创造新的设计合成与自动化范式，以应对不同的问题，并充分利用这项颠覆性技术，” Dunn 表示道。